大口徑高壓天然氣長輸管道分段水壓試驗優(yōu)化策略

楊明圓，朱宏

(中國電建集團四川工程有限公司，四川 成都 610058)

0 引言

天然氣作為當前新型的清潔能源，已成為世界各國最為關(guān)注的能源。隨著時代的發(fā)展，世界各國對于天然氣的需求也在不斷增加。在對天然氣的開發(fā)與利用中，天然氣輸送是開發(fā)與利用的重要環(huán)節(jié)，特別是長距離輸送。長輸管道與鐵路以及航運相比，不僅運輸速度快且運輸數(shù)量多，受到了諸多國家的喜愛與青睞。

1 案例工程概況

由沙特阿美石油公司所運營的MGS 管線，始建于20 世紀中期，是世界上規(guī)模較大的天然氣輸送管路系統(tǒng)之一。自1982 年投入運營以來，MGS 管線已成為沙特地區(qū)能源保障的重要措施。隨著時代的發(fā)展，沙特中西部的燃氣需求也在不斷地提升。BGCS-1燃氣增壓站位于達曼西南方，距離市中心約183 km，是MGS 輸氣工程增壓站的初始點，距離正在施工建設的一期工程3 號站約180 km，從胡富夫市引有一條48 km 的瀝青支路直接接入施工現(xiàn)場，交通條件相對較為便利。沙特MGS 二期工程項目主要涵蓋BGCS-1 站的新建工作以及BGCS-3 以及BGCS-5號站的擴建工作，其中BGCS-1 號站的主要施工范圍涵蓋U20 轉(zhuǎn)管廊區(qū)、U50 火炬區(qū)、U70 公共區(qū)等諸多建筑區(qū)域，中國電建集團四川工程有限公司所承建項目涵蓋除去燃氣壓縮機區(qū)及對應主管廊區(qū)以外的所有鋼結(jié)構(gòu)、管道、設備以及機務系統(tǒng)的安裝工作。

2 大口徑高壓天然氣長輸管道分段水壓試驗技術(shù)

2.1 前期準備技術(shù)

施工技術(shù)人員需要切實做好施工準備，在施工開展之前，需要將分段水壓試驗中所需要的設計圖紙以及試驗工具進行準備妥當。同時對管道支架進行質(zhì)量驗收，對施工人員進行技術(shù)交底。試驗中所需要的建材質(zhì)量需要具有檢驗合格報告，并由QC 同意后，施工人員根據(jù)施工所需對施工建材進行領(lǐng)取。同時施工人員需要對試壓包進行準備，并在試壓之前對管道進行檢測，要保證試驗管道的焊接質(zhì)量，臨時盲板所增設的位置精準無誤[1]。

2.2 地埋管道試壓技術(shù)

針對施工場地部分金屬管道的安裝施工而言，施工安裝范圍涵蓋SRG-1、SRG-2 熱連接部分施工，熱連接部分管道直徑為56 英寸(1 422.40 mm)。bum pit排放管道以及部分壓縮空氣管道也屬于施工場地部分金屬管道的安裝施工范圍。施工現(xiàn)場的地面管道吊裝以及對口及焊接施工，與地上管道安裝施工相同。二者所存在的施工注意事項如下：施工人員需要對地埋管道的坑道進行開挖，并在管道底部進行鋪設細砂，施工人員需要對細沙的鋪設厚度進行控制。通常情況下，細沙的厚度為200 mm，地埋管道的管溝需要經(jīng)由PID 驗收認證，當認證合格后，方可對其進行后續(xù)的鋪設。施工人員在對地埋管道中進行焊接的過程中，施工人員需要使用沙袋進行支撐作業(yè)，支撐距離為200 mm，以此來為后續(xù)的電火花檢測提供便利。當施工人員在對地埋管道進行水壓試驗的過程中，倘若焊接口全部暴露在外，需要對其進行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓時間為2 h。倘若部分管道在回填后，需要穩(wěn)壓24 h，那么在穩(wěn)壓期間，施工人員需要使用壓力檢測儀以及溫度檢測儀，對壓力與溫度的變化情況進行記錄。地埋管道在進行試壓之前，施工人員需要對其進行FBE 涂層處理，當管道水壓試壓完成后，施工人員需要對地埋管道的焊口的防腐油漆進行補漆處理，同時對地埋管線進行電火花檢測。值得施工人員注意的是，在電火花檢測完成后，施工人員需要在2 h 內(nèi)，將地埋管道進行回填。

2.3 RTR 管道試壓技術(shù)

主要的RTR 管道安裝工作量如表1 所示。

表1 RTR 管道安裝工作量

針對無壓管道的油水排放管道而言，由于廠家無法對其提供單線圖。因此，需要根據(jù)水管現(xiàn)場的平面設計圖來對單線圖進行繪制，倘若廠商可以提供單線圖，則需要根據(jù)廠家所提供的單線圖進行安裝。針對單線圖中對水平管件以及特殊管件的連接要求而言，施工人員需要使用集中化工藝配管，在預制場地中對其進行集中配管，以此來有效地降低管溝中的作業(yè)施工量，最大限度地提升施工效率，加快施工速度。針對其粘結(jié)而言，當前的粘結(jié)方式共有兩種：第一種，三步層纏繞式粘結(jié)技術(shù)，經(jīng)由三步層壓工藝等待樹脂凝固后，使用電加熱帶對其進行加熱處理；第二種，將其制作成為錐形，并在安裝時在管道的喇叭口位置進行涂膠，并進行連接等到涂膠凝固后，對其進行熱處理。

除此之外，當RTR 管道施工完成后，QC 部門需要根據(jù)PID 圖以及單線圖來對水壓包進行編制。QC以及PID 需要對壓力試驗進行確定，并按照試驗的技術(shù)要求來進行水壓試驗。RTR 管道的水壓試驗對水質(zhì)無明顯要求，目測水質(zhì)干凈即可，不需要出示水質(zhì)報告[2]。

2.4 閥門試壓技術(shù)

閥門試壓技術(shù)的開展是沙特阿美的硬性標準，并且在施工合同中要求閥門試驗需要進行Procedure 編寫。進行閥門試壓施工的主要目的是檢測閥門的密封性以及施工強度，從而最大限度地預防閥門在安裝完成后出現(xiàn)泄漏風險。倘若對焊接以及插接焊的長度不足2 英寸(50.80 mm)，則閥門不需要進行水壓試驗，熱工儀表閥門以及Flare 系統(tǒng)閥門也不需要水壓試驗。剩余的閥門皆需要進行水壓試驗，水壓試驗的數(shù)量如表2 所示。

表2 水壓試驗設備數(shù)量統(tǒng)計表

在進行閥門試壓技術(shù)時，施工技術(shù)人員需要對以下注意事項進行明晰，以此來切實保證閥門試壓施工的質(zhì)量與效率。

第一，在閥門試壓中所使用的試壓設備以及檢測儀器需要經(jīng)由阿美所認可的第三方檢測機構(gòu)的認證。倘若閥門水壓試壓是以分包的形式進行施工，閥門水壓試驗檢測機構(gòu)需要為阿美認可的分包商，同時分包商需要將試驗資料遞交給施工現(xiàn)場的PMT 進行審批，得到審批后方可進行試驗工作。

第二，針對閥門水壓升壓而言，需要對其進行分段進行，第一次升壓幅度不得高于試壓總壓力的50%，當試壓到達50% 后，檢測人員需要對其泄漏情況進行檢測，確定沒有出現(xiàn)泄漏后，方可繼續(xù)進行升壓。倘若在試壓過程中，檢測人員發(fā)現(xiàn)泄漏，需要將泄漏閥門的基礎(chǔ)信息進行記錄，并征求廠家同意，在施工現(xiàn)場對其進行維修，邀請PID 以及QC 進行維修見證，修理完成后繼續(xù)進行水壓試驗，當水壓試驗合格后，方能對其正式使用。施工人員需要對所有參與試壓的閥門基本信息進行記錄，例如閥門的型號、壓力、編號、水壓報告等一系列信息。

第三，材質(zhì)、壓力等級以及規(guī)格不同的閥門的試壓壓力也是各不相同的，需要與阿美的標準進行對比分析，以此來明晰實際的試驗標準值。

第四，倘若同一型號閥門的試壓結(jié)果相同，施工人員則可以將閥門進行串聯(lián)，多臺閥門串聯(lián)打水壓如圖1 所示。

圖1 多臺閥門串聯(lián)打水壓

第五，水壓試壓結(jié)果合格的閥門，需要接受空氣吹干處理，同時施工人員需要在管道內(nèi)部涂抹防腐劑。同時，閥門法蘭需要使用膠合板來對其進行封蓋，膠合板的厚度不得低于10 mm。每個閥門法蘭都需要使用4 條螺栓來進行加固。水壓試驗后的閥門需要被放置在干燥的環(huán)境之中。倘若閥門的存放時間超過三個月，施工人員則需要對法蘭的封堵情況進行檢測，并對防腐層以及管道外觀進行檢查，同時在使用之前，對其再次進行水壓試驗。

第六，在進行閥門水壓試驗之前，施工人員需要對SAES 以及Check List 的實際要求進行了解，在試驗過程中需要對具體的試驗報告進行記錄，同時上報PID 以及QC，對其進行簽字確認。將所有的水壓試驗閥門信息進行記錄，為后續(xù)的檢索工作提供便利。在試驗中所使用的壓力表以及安全閥，都需要經(jīng)由第三方進行檢測，并保證其在有效期內(nèi)。水壓試驗中的試驗用水也是存在特殊要求的，施工人員需要對試驗用水進行水體檢測，并在試驗用水中適當?shù)脑黾泳徫g劑。針對一些大尺寸的閥門而言，在法蘭緊固的過程中，需要使用液壓力矩扳手對其進行緊固，不得使用沖擊扳手進行緊固，以此來有效地防止法蘭結(jié)構(gòu)受到損害。閥門水壓試驗技術(shù)對于大口徑高壓天然氣長輸管道施工而言，有著極大的促進作用，因此在具體的試驗中，施工人員需要按照實際的試驗要求來有序進行，從而防止閥門損壞所導致的泄漏[3]。

3 大口徑高壓天然氣長輸管道分段水壓試驗優(yōu)化策略

3.1 安全防護及檢漏優(yōu)化

根據(jù)施工設計方案，施工人員需要對現(xiàn)場進行安全防護，在試壓區(qū)域進行現(xiàn)場隔離，同時在施工現(xiàn)場懸掛明顯的警示標志，提前預制好工作票，施工現(xiàn)場的QC 會對其余的施工單位進行試驗告知，同時對警戒區(qū)域進行有效的設置，指派專人對其進行監(jiān)護。在上水試驗之前，管理人員要向每位施工人員宣講本次施工作業(yè)的重難點，保證施工人員對施工方案進行熟知，真正做到有備無患。在水壓試驗之前，施工人員需要對向鄰近系統(tǒng)之間的盲板法蘭進行正確的安裝，所有的閥門開啟一半、在試驗過程中，需要緩慢的增加壓力，但是升壓的速度不能高于總壓力的10%每分鐘、當壓力上升至試壓壓力的50%，需要對其進行停壓檢查。檢查時間為10～30 min。若是發(fā)現(xiàn)異常需要對其進行記錄，之后繼續(xù)按照試驗壓力的130%對其進行持續(xù)增壓，每級需要對其進行穩(wěn)壓5～10 min，直到試驗結(jié)束。除此之外，施工人員還需要對檢漏環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設計。檢漏環(huán)節(jié)是水壓試驗過程中相對較為重要的試驗環(huán)節(jié)，檢漏環(huán)節(jié)的重點內(nèi)容為閥門的填料函、儀表接頭以及螺紋連接等部位的泄漏情況。檢漏人員需要做到細致入微，要對每一個接口進行詳實地檢測，不能錯漏到每一個的面積。對所有的微小滲漏進行詳實地檢測，以此來為后續(xù)的試驗奠定堅實的基礎(chǔ)。檢漏工作人員需要進行分管線檢查，同時指派專業(yè)的人員對其進行負責。檢漏小組一般由兩個人組成，以便于在檢漏過程中可以互相照應，最大限度地保證檢漏工作的有序進行。在實際的檢漏工作中，需要對已經(jīng)檢測完成的區(qū)域進行標記，以免出現(xiàn)重復檢測的問題。檢漏工作中最為重要的便是氣壓檢漏，氣壓打完降壓后，施工人員需要在法蘭口粘貼兩圈紙膠帶，并對其扎一個小孔，使用泡泡液對全管線進行檢測，以此來有效的縮減檢漏時間[4]。

3.2 卸壓及保養(yǎng)優(yōu)化

在水壓試驗合格后，需要經(jīng)由QC 以及PID 的同意，對管道進行泄壓。施工人員需要從最高放空點位置與軟管進行連接，并將管道中的水全部排放至提前準備好的水車之中。由于施工現(xiàn)場不得隨意灑水，需要安排專業(yè)人士對排放區(qū)域進行監(jiān)管，在對管道中的水進行排放過程中，需要對反沖力以及安全環(huán)保進行充分的考量。在實際的泄壓時，施工人員需要保證管線的堅固。針對氣壓試驗介質(zhì)的排放而言，需要為其提供一個空曠的場地，使得其可以向上空進行排放，要在排放點做好明顯的安全警示牌。施工人員需要遠離氣體沖擊區(qū)域，無關(guān)施工人員不得靠近警戒區(qū)域。

3.3 打壓困難區(qū)域試驗優(yōu)化

在對打壓困難區(qū)域進行試驗優(yōu)化的過程中，施工人員需要根據(jù)實際情況來進行施工，黑粉區(qū)域在進行設計時，沒能對安裝完成的管道進行水壓試驗，所示在黑粉過濾器以及旋風過濾器之間的兩路管子與設備之間沒有增設孔板，使得設備與管道直接的連接。當BGCS3 對黑粉區(qū)的部分管道進行試壓時，發(fā)現(xiàn)無法打壓，管道剛性結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完成，對其進行打壓是不可能的。施工人員最初計劃使用100 t 以及160 t 吊車，將管道吊起1 000 mm，以此來對其進行墊高處理，同時注水打壓，在試壓完成后將管道回填。但是該項施工方案需要大量的人力以及物力資源，施工機械費用成本也會翻倍。為更好的對打壓困難區(qū)域節(jié)能性試驗優(yōu)化，施工人員可以在管道與設備之間進行切口，以此來增設一個孔板距離，從而保證42 英寸(1 067 mm)孔板可以被放置在管道與設備之間。同時對全管進行檢測，要保證管道與設備之間的預留間隙可以增加一個孔板。當管道RT 結(jié)束之后，施工人員還需要在各個部分增設堵板，并進行水壓試驗。該種優(yōu)化方法可以最大限度地降低施工成本，同時在一定程度上縮短施工周期。

3.4 組織管理優(yōu)化

施工人員需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，來對試壓包進行完整的編制。試壓工作開始之前，所有參與試壓的工作人員都需要對試壓管道以及試壓流程了解與掌握，同時進行試驗技術(shù)交底。管理人員需要構(gòu)建完善的安全管理施工機制，安全人員需要前往施工現(xiàn)場，對施工安全隱患進行及時的發(fā)現(xiàn)，并提出施工處理意見，對其整改工作進行監(jiān)督，同時對施工違章行為予以處罰。施工人員需要根據(jù)業(yè)主的需求以及項目部的基本要求，來進行有效的施工，以此來對工藝紀律進行有效的遵守，切實做好文明施工。同時要對試壓盲板質(zhì)量進行檢測，在試壓之前，需要對盲板以及壓力表的實際情況進行檢測。在試壓過程中，閥門操作需要由專業(yè)的技術(shù)人員來進行執(zhí)行，不能擅自操作超出試壓范圍外的閥門。在進行高空作業(yè)的過程中，需要佩戴完備的安全防護用品，例如安全帶。在對受壓管道進行檢測時，管道正面以及側(cè)面不能站人。除此之外，管理人員需要積極主動的制定應急處理措施。例如，當出現(xiàn)受傷人員時，急救人員需要在第一時間前往現(xiàn)場，并呼叫施工現(xiàn)場管理人員以及相關(guān)部門，不要讓其對傷者進行隨意的移動，需要對其進行當場救治。管理人員構(gòu)建應急小組，小組成員需要對自身的職責進行劃分，以此來更好的應對施工現(xiàn)場所發(fā)生緊急突發(fā)事件[5]。

4 結(jié)語

對高壓天然氣長輸管道分段水壓試驗進行優(yōu)化，不僅可以有效地提升試驗質(zhì)量，保證長輸管道的運行安全，切實提升天然氣管道運輸效率，滿足廣大用戶對于天然氣能源的使用需求，全面促進能源領(lǐng)域的健康高效發(fā)展。